2.4 Уточнение компоновки станочной и транспортной систем гпс

На основании приведенных расчетов по определению состава станочной и транспортной систем ГПС, осуществленных с точки зрения минимальных суммарных перемещений транспортных средств, разрабатывается схема компоновки этих систем. Схема разрабатывается на миллиметровой бумаге с вычерчиванием всех элементов и их расположения друг относительно друга в одном масштабе. На схеме пунктирными линиями указываются основные перемещения транспортных средств АТСС и маршруты перемещения заготовок по станкам.

Станки, стеллаж-накопитель, штабелеры и отделения загрузки, разгрузки и контроля допускается на проектной стадии обозначать прямоугольниками, соответствующим габаритным размером этих систем.

Пример компоновки ГПС по изготовлению корпусных деталей приведен на рис. 3.11.

2.5 Определение структуры и состава автоматической системы инструментального обеспечения

Автоматическая смена инструмента в условиях ГАП может осуществляться двумя способами: полной заменой магазинов инструментов на станках при переходе с обработки одной детали на другую и заменой отдельных инструментов в магазине из центрального складанакопителя.

Второй способ является предпочтительным, так как позволяет комплектовать магазин инструментами при переходе на обработку деталей без остановки и простоев станка. Контроль за выработкой периода стойкости осуществляет ЭВМ, что несколько усложняет логику программного обеспечения системы управления ГПС по сравнению с полной заменой магазина инструментов.

На стадии технического предложения необходимо произвести расчеты по определению основных параметров транспорта инструмента – характеристику центрального магазина инструментов (склада), число и функции подвижных транспортных механизмов.

Определение характеристики центрального магазина инструментов. Как правило, склад инструментов в ГАП располагается над станками. Основной расчетной характеристикой центрального магазина инструментов является его вместимость, которая определяется числом инструмента, требуемого для обработки заданного числа деталеустановок, и размерами ГПС.

Склад инструментов выполняют одноярусным, как правило, двухрядным.

На стадии технического предложения суммарное число инструментов, необходимое для обработки всей номенклатуры деталеустановок в течение месяца, рассчитывается по формуле [1]:

K_ин = K₁ + K_д , (2.18)

где K₁ – число инструментов для обработки всей номенклатуры деталеустановок, шт.;

K_д – число дублеров инструмента для обработки месячной программы деталеустановок, шт.

(2.19)

где K_наим – число наименований деталеустановок, шт.;

t_об – среднее время обработки детали одного наименования, мин;

t_ин – среднее время работы одного инструмента, мин.

K_д = n_дK_наим , (2.20)

где n_д – среднее число дублеров на одну деталеустановку, шт.

Дублеры необходимы для инструментов с малым периодом стойкости (метчики, развертки и т.п.). Их число можно принимать n_д = 2 на каждую деталеустановку.

Определив число необходимых инструментов на комплексе K_ин, можно рассчитать размеры стеллажа инструментов. При двухрядном расположении стеллажа (рис. 3.9) длина склада L_ск .

(2.21)

где t_г – шаг расположения инструментальных гнезд, мм.

При расчетах значения t_г можно принимать равным: t_г = 126 мм.

Расчет вместимости инструментального склада приведен в разделе 3.

Определение числа подвижных транспортных механизмов центрального склада. К числу подвижных транспортных механизмов склада инструментов относятся инструментальные подъемные кассеты К₁, К₂ (см. рис. 3.10), служащие для вывода со склада затупившегося инструмента и накопления его новыми инструментальными наладками из отделения подготовки инструментов.

Расчетной характеристикой кассет является число гнезд под инструмент, который необходимо доставить за один подъем кассеты.

Производительность, которую должна обеспечить кассета (шт./ч), рассчитывают по формуле [1]:

(2.22)

где K_ин – число инструментов, необходимых для обработки всей номенклатуры деталей, рассчитываемое по формуле (2.18), шт.;

m – коэффициент, учитывающий партионность деталей;

Ф_к – месячный фонд работы, ч.

Для расчетов можно принимать m = 1,5 при условии, что из-за обеспечения ритмичности работы сборочного цеха механическую обработку деталей на ГПС следует вести полумесячными партиями: Ф_к = 305 ч. Число гнезд в подвижных кассетах, как правило, не превышает шести.

Расчет производительности и числа подвижных кассет приведен в разделе 3.

Расчет числа роботов-автооператоров АСИО, расположенных со стороны станков. Робот-автооператор РО-1, расположенный со стороны станков, обеспечивает доставку инструмента из ближайшей к станкам линии накопителя (см. рис. 3.9) в магазин станков и обратно.

Для того, чтобы определить необходимое число роботов-автооператоров, работающих со стороны станков, необходимо знать число смен инструментов в магазинах станков в течение месяца и среднее время выполнения одной смены. Тогда суммарное время, затрачиваемое роботом на обслуживание станков, составит [1]:

(2.23)

где K_см – число смен инструмента на одном станке в течение месяца, шт.;

t_см – среднее время смены одного инструмента, мин;

n – число станков в ГПС, шт.

Суммарное число смен инструмента на станочном комплексе ГПС в течение месяца составит:

K_см = K_инm+ K_д.см , (2.24)

где K_ин – число инструментов, необходимых для обработки всей номенклатуры деталей, шт.;

т – коэффициент, учитывающий партионность деталей;

K_д.см – число дополнительных смен инструмента на станках, шт.

Число дополнительных смен инструмента в магазинах станков в течение месяца, связанное с некомплектностью размещения его, равно:

, (2.25)

где 2 – коэффициент, учитывающий ввод и вывод одного инструмента;

n_ин – число инструментов, не размещающихся в магазине станка, шт.;

N – месячная программа выпуска деталей, шт.;

K_дет – число наименований деталеустановок, обрабатываемых на комплексе, шт.;

n_д – число деталеустановок, одновременно обрабатываемых на станке, шт.

Среднее время смены одного инструмента в станке определяется временем отработки роботом-автооператором четырех кадров:

t_иц−ст = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ , (2.26)

где t₁ – время отработки кадра "Подойти к инструментальному гнезду склада и взять инструмент";

t₂ – то же "Подойти к магазину инструментов станка и взять инструмент";

t₃ – то же "Поставить инструмент в магазин инструментов станка";

t₄ – то же "Подойти к свободному инструментальному гнезду склада и поставить инструмент со станка".

В свою очередь

(2.26а)

где t_к – время расчета и передачи кадра из ЭВМ в устройство ЧПУ робота-автооператора;

t_под – время на подход к заданному гнезду;

t_в – время на отработку кадра "Взять инструмент";

t_п – время на отработку кадра "Поставить инструмент";

t_пов – время поворота робота на 180°.

Таким образом,

t_иц−ст = 4t_к + 3t_под + t_пов + 2(t_b + t_n). (2.27)

Величину t_к можно принимать равной t_к= 1,5…10 с (0,14 мин). Время, затрачиваемое роботом на подход:

, (2.28)

где l – путь перемещения робота, м;

V – скорость перемещения, м/мин.

Величина V = 30…60 м/мин. Время t_пов можно принимать t_пов = 0,02…0,05 мин. Обычно времена t_в и t_п равны между собой и их можно принимать равными t_в = t_п = 0,12…0,25 мин.

Рассчитав суммарное время на обслуживание, можно определить число роботов-автооператоров склада со стороны станков:

(2.29)

где Ф_ис−ст – месячный фонд времени работы робота, Ф_ис−ст = 305 ч.

Расчет числа роботов-операторов инструментального склада, обслуживающих станки, приведен в разделе 3.

Расчет числа роботов-автооператоров, расположенных между линиями накопителей центрального магазина инструментов. Роботы-автооператоры РО-2 (см. рис. 3.9), расположенные между линиями накопителей инструментов, выполняют в основном две операции: ввод и вывод инструментов из комплекса через кассеты и обмен инструмента между линиями накопителя.

Для определения их числа необходимо установить требуемое число перемещений и среднее время одного перемещения.

Суммарное время, затрачиваемое роботом-автооператором, на выполнение всех операций составит [1]:

, (2.30)

где Т_в−в – время на обслуживание кассет при вводе и выводе инструмента, ч;

Т_и.ц – время на обмен инструмента между линиями накопителя, ч;

, (2.31)

где K_в−в – суммарное число инструментов, вводимых и выводимых с комплекса в течение месяца, шт.;

t_в−в – среднее время одного ввода-вывода, мин.

Если инструмент, необходимый для обработки всей номенклатуры деталей на комплексе, находится в магазинах, то:

K_в−в = K_изн , (2.31а)

где K_изн – число изношенного инструмента, выводимого с комплекса в течение месяца, шт.

Если в магазинах комплекса не хватает места для одновременного нахождения всего инструмента, то:

K_в−в = K_инm , (2.31б)

где K_ин – число инструментов, необходимых для обработки всей номенклатуры деталей, рассчитываемое по формуле (2.18);

m – коэффициент, учитывающий партионность запуска деталей.

Среднее время выполнения одной операции при подаче нового инструмента складывается из отработки шести кадров и времени на чтение и проверку номера инструмента в гнезде с кодовым устройством [1]:

t_в−в = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₆ + t_ч.п , (2.32)

где t₁ – время отработки кадра "Подойти к кассете и взять инструмент";

t₂ – то же "Подойти к гнезду с кодовым устройством и поставить инструмент";

t₃ – время отработки кадра "Взять инструмент из гнезда с кодовым устройством";

t₄ – то же "Подойти к заданному гнезду центрального магазина и взять инструмент (освободить гнездо)";

t₅ – то же "Повернуться на 180° и поставить инструмент с кодом в мага-

зин";

t₆ – то же "Подойти к свободному гнезду кассеты и поставить инструмент, взятый в центральном магазине";

t_ч.п – время, необходимое на чтение и проверку по модели номера инструмента, вводимого в комплекс.

При этом

где расшифровка t_к , t_под , t_в , t_п – дана ранее.

Величина времени t_ч.п зависит от системы программного обеспечения устройства ЧПУ робота и составляет примерно t_ч.п = 0,1 мин.

Таким образом

t_в−в = 6t_к + 4t_под + 2t_пов + 3(t_в + t_п)+ t_ч.п . (2.33)

Формулы расчета и предельные значения составляющих аналогичны формулам (2.26) – (2.28).

Время, необходимое на обмен инструмента между линиями центрального магазина инструментов:

, (2.34)

где K_и.ц – суммарное число смен инструментов между линиями центрального магазина, шт.;

t_и.ц – среднее время одной смены, мин.

Время смены инструментов складывается из отработки 4-х кадров:

t_и.ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ , (2.35)

где t₁ – время отработки кадра "Подойти к заданному гнезду задней линии накопителя и взять инструмент";

t₂ – то же "Подойти к заданному гнезду передней линии накопителя и взять инструмент (освободить гнездо)";

t₃ – то же "Повернуться на 180° и поставить в гнездо передней линии инструмент, взятый из гнезда задней линии";

t₄ – то же "Подойти к свободному гнезду задней линии накопителя и поставить инструмент, взятый из передней линии".

Обозначения и величины составляющих формулы (2.33) те же, что и в формуле (2.26).

Получим:

t_и.ц = 4t_к + 3t_под + t_пов + 2(t_в + t_п). (2.36)

Число роботов-автооператоров, расположенных между линиями накопителями, определяется по формуле:

, (2.37)

где Ф_{и.ц−и.ц} = 305 ч – месячный фонд работы робота.

Расчет числа роботов-автооператоров, установленных между линиями накопителя АСИО корпусных деталей приведен в разделе 3.